十四.ARM裸机学习之iNand详解
2017/12/24 22:20
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● iNand、MoviNand、eSSD：
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1.內(nèi)部為NandFlash芯片，集成塊設備存儲單元，集成了擴展卡式Flash 的優(yōu)點
2.即內(nèi)部采用MLC存儲顆粒，外部封裝了接口，接口標準統(tǒng)一、通用。
3.接口標準統(tǒng)一（時序、物理封裝、引腳定義），以芯片級封裝發(fā)布
4.芯片內(nèi)部具有Flash管理模塊：具有能壞塊管理，ECC校驗等功能
● 相對MLC NandFlash，iNAND有以下優(yōu)點
iNand/eMMC其實就是芯片化的SD/MMC卡，軟件操作和SD卡相同。
1.芯片內(nèi)部具有Flash管理模塊：具有能壞塊管理，ECC校驗等功能，故使用時SOC不需要參與FLASH的壞塊管理、ECC校正等管理。而NandFlash卻需要，會犧牲部分SOC性能。
2.統(tǒng)一了協(xié)議接口，兼容性好，iNand芯片內(nèi)部使用MLC Nand顆粒，所以性價比很高。
3.iNand接口電路還提供了cache機制，所以inand的操作速度更快。
● iNand/eMMC的物理接口和SD卡物理接口的對比
在X210中iNand連接在SD/MMC0通道，SD卡連接在SD/MMC2，與SD卡相比，iNand芯片的IO引腳有8個，是SD卡的芯片化，軟件操作與SD卡基本相同。
二、iNand接口
● 硬件接口功能如下：
1.iNand的8個IO支持1、4、8bit并行傳輸，SD卡的4個IO，支持1、4線并行傳輸
2.CMD引腳用來傳輸命令
3.CLK引腳用來傳輸同步時鐘信號，說明SD/iNand是同步的，SD/iNand的工作速率是由主機給它的CLK頻率決定的。
● SD/iNand的體系結(jié)構(gòu)圖
SD卡內(nèi)部有一個接口控制器，這個控制器類似于一個單片機，這個單片機的程序功能就是通過CMD線接收外部主機SoC發(fā)給SD卡的命令碼，然后執(zhí)行這個命令并且回發(fā)響應給主機SoC。這個單片機處理命令及回發(fā)響應遵循的就是SD協(xié)議。這個單片機同時可以控制SD卡內(nèi)部的存儲單元，可以讀寫存儲單元。
● SD/iNand的內(nèi)部寄存器（重點是RCA寄存器）
RCA（relative address，相對地址寄存器）。我們在訪問SD卡時，實際上SD卡內(nèi)部每個存儲單元的地址沒有絕對數(shù)字，都是使用相對地址。相對地址由SD卡自己決定的，存放在RCA寄存器中。
● SoC的SD/MMC/iNand控制器
1.S5PV210的SD卡控制器在Section8.7部分
三、SD/iNand代碼分析之SD卡基礎理論
● 命令碼CMD和ACMD
1、SD卡工作在命令+響應的模式下。
2、SD協(xié)議的命令分2種：CMDx和ACMDx。CMD是單命令命令，就是單獨發(fā)一個CMD即可表示一個意思。ACMD是一種擴展，就是發(fā)2個CMD加起來表示一個意思。可以認為ACMDx = CMDy+CMDz（y一般是55）
● 卡類型識別SD or MMC？
1、MMC協(xié)議、SD協(xié)議、eMMC協(xié)議本身是一脈相承的，所以造成了一定的兼容性，所以當我們SoC控制器工作時連接到SoC上的可能是一個MMC卡、也可能是SD卡、也可能是iNand芯片。主機SoC需要去識別這個卡到底是什么版本的卡
2、SoC如何區(qū)分卡種類？因為不同版本的卡內(nèi)部協(xié)議不同的，所以對卡識別命令的響應也是不同的。SoC通過發(fā)送一些命令、聽取響應就可以根據(jù)不同的響應判定卡的版本。
● 卡狀態(tài)
SD卡內(nèi)部的接口控制器類似于一個單片機，這個單片機其實是一個狀態(tài)機。所以SD卡任何時候都屬于某一種狀態(tài)（空閑狀態(tài)、準備好狀態(tài)、讀寫狀態(tài)、出錯狀態(tài)····都是事先定義好的），在這種狀態(tài)下能夠接受的命令是一定的，接受到命令之后執(zhí)行一定的操作然后根據(jù)操作結(jié)果會跳轉(zhuǎn)為其他狀態(tài)。
如果主機發(fā)過來的命令和當前狀態(tài)不符狀態(tài)機就不響應，如果收到命令和當前狀態(tài)相符就會執(zhí)行相應操作，執(zhí)行完之后根據(jù)結(jié)果跳轉(zhuǎn)為其他狀態(tài)。
● 卡回復類型
1、一般來說，SD卡的命令都屬于：命令+響應的模式。也有極少數(shù)的SD卡命令是不需要回復的。
2、卡回復有R1、R7、R1B等8種類型，每種卡回復類型都有自己的解析規(guī)則。然后卡在特定狀態(tài)下響應特定命令時有可能回復哪種響應都是SD協(xié)議事先規(guī)定好的，詳細細節(jié)要查閱協(xié)議文檔。
四、SD/iNand代碼分析
● SD/iNand相關(guān)的GPIO初始化
分析代碼的方法：查閱芯片原理圖對應GPIO+Soc手冊找到對應寄存器+良好的C語法基礎，（下面僅做個例說明）
● 時鐘設置
為什么使用的是SOC控制器的時鐘？
1、SD卡本身工作需要時鐘，但是自己又沒有時鐘發(fā)生單元，依靠主機SoC的控制器通過SD接口中的CLK線傳一個時鐘過來給SD卡內(nèi)部使用。所以主機SD卡控制器先初始化好自己的時鐘，然后將自己的時鐘傳給SD卡。
2、因為此時剛開始和SD卡通信，主機不清楚SD卡屬于哪個版本（高版本和低版本的SD卡的讀寫速率不同，高版本的可以工作在低版本的速率下，低版本的SD卡不能工作在高版本速率下），所以先給SD卡發(fā)400KHz的低速率時鐘，SD卡拿到這個時鐘后就能工作了。然后在后面和SD卡進行進一步通信時去識別SD卡的版本號，識別后再根據(jù)SD卡的版本進一步給它更合適的時鐘。
時鐘代碼部分結(jié)合前面的210時鐘博文:
http://blog.csdn.net/wangweijundeqq/article/details/78503699
搞清楚那張時鐘框圖，
這里截取主要的框圖部分
S5PV210時鐘體系框圖詳解**
這兩張圖就是一個時鐘體系框圖，
兩張圖是一個漸進的關(guān)系，
第一張是整體時鐘來源，第二張是各個外設，或者說是各個模塊的更進一步，更加細分的時鐘來源。
第一張圖從左到右依次完成了原始時鐘生成->PLL倍頻得到高頻時鐘->初次分頻得到各總線時鐘；
第二張圖是從各中間時鐘（第一張圖中某個步驟生成的時鐘）到各外設自己使用的時鐘（實際就是個別外設自己再額外分頻的設置）
**在數(shù)據(jù)手冊中，
寄存器中的clock source x 就是在設置MUX開關(guān)，
寄存器中的clock divider control就是設置分頻器中的系數(shù)。**
時鐘初始化源碼如下：**
● 下面是最重要的SD卡通信最關(guān)鍵的地方了
結(jié)合提供的SD卡初始化一起分析；
● SD卡數(shù)據(jù)傳輸
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的十四.ARM裸机学习之iNand详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
